Весьма важным для топографии, картографии, а также для обороны страны

1. Понятие о геодезии как науке

Геодезия как наука занимается изучением формы и размеров Земли в целом и отдельных ее частей. Инженерная геодезия, как часть топографии, изучает методы специальных геодезических работ, выполняемых при изыскании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений. Геодезия использует результаты измерений, полученных при гравиметрической съемке, пользуется исследованиями космической геодезии, астрономии, небесной механики. Изучение формы и размеров Земли является не только научной задачей. Данные исследований позволяют обеспечивать, кроме того, создание на поверхности Земли сети точек с известными координатами, что является

весьма важным для топографии, картографии, а также для обороны страны

1. Понятие о формах и размерах земли

В геодезии для обозначения формы земной поверхности используют термин «фигура Земли». Знание фигуры и размеров Земли необходимо во многих областях и прежде всего для определения положения объектов на земной поверхности и правильного её изображения в виде карт, планов и цифровых моделей местности. Физическая поверхность Земли состоит из подводной (70,8 %) и надводной (29,2 %) частей. Подводная поверхность включает в себя систему срединно-океанических хребтов, подводные вулканы, океанические желоба, подводные каньоны, океанические плато и абиссальные равнины. Надводная часть земной поверхности также характеризуется многообразием форм. С течением времени поверхность Земли из-за тектонических процессов и эрозии постоянно изменяется. Представление о фигуре Земли в целом можно получить, вообразив, что вся планета ограничена мысленно продолженной поверхностью океанов в спокойном состоянии. Геоид – выпуклая замкнутая поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах в спокойном состоянии и перпендикулярная к направлению силы тяжести в любой её точке.

1. Референц-эллипсоид Ф.Н. Красовского

Эллипсо́ид Красо́вского — земной эллипсоид, определённый из градусных измерений в 1940 году группой под руководством Ф. Н. Красовского. Согласно другим источникам, определение было закончено в 1942 году группой под руководством А. А. Изотова и названо в честь Ф. Н. Красовского. На нём основана геодезическая система координат Пулково-1942 (СК-42), СК-63, используемая в России и некоторых других странах, а также системы координат Afgooye и Hanoi 1972 СК-42 по постановлению Совета Министров № 760 введена с 1946 года для выполнения работ на всей территории СССР. С 1 июля 2002 года согласно Постановлению Правительства РФ от 28 июля 2000 года № 568 вводится новая система СК-95, также основанная на эллипсоиде Красовского. Эллипсоид Красовского характеризуется следующими величинами:
–большая полуось a 6378 245 м;
– сжатие Земли 1: 298,3. Эти исходные геодезические даты, как и эллипсоид Красовского, приняты за основу единой государственной системы координат СК-95 при производстве всех геодезических и картографических работ на территории РФ.

1. Картографические проекции по характеру искажений и применению вспомогательной геометрической поверхности.

Отображение поверхности эллипсоида или шара на плоскости называется картографической проекцией. Существуют различные виды картографических проекций. Каждому из них соответствуют определенная картографическая сетка и присущие ей искажения. В одном виде проекции искажаются размеры площадей, в другом - углы, в третьем - площади и углы. При этом во всех проекциях без исключения искажаются длины линий. Картографические проекции классифицируют по характеру искажений, виду изображения меридианов и параллелей (географической сетке) и некоторым другим признакам.

По характеру искажений различают следующие картографические проекции:

- равноугольные, сохраняющие равенство углов, между направлениями на карте и в натуре. На рис.4 показана карта мира, на которой картографическая сетка сохраняет свойство равноугольности. На карте сохранено подобие углов, но искажены размеры площадей. Например, площади Гренландии и Африки на карте почти одинаковы, а в действительности площадь Африки примерно в 15 раз больше площади Гренландии.

- равновеликие, сохраняющие пропорциональность площадей на карте соответствующим площадям на земном эллипсоиде. На рис.5 показана карта мира, составленная в равновеликой проекции. На ней сохранена пропорциональность всех площадей, но искажено подобие фигур, то есть отсутствует равноугольность. Взаимная перпендикулярность меридианов и параллелей на такой карте сохраняется только по среднему меридиану.

- равнопромежуточные, сохраняющие постоянство масштаба по какому-либо направлению;

- произвольные, не сохраняющие ни равенства углов, ни пропорциональности площадей, ни постоянства масштаба. Смысл применения произвольных проекций заключается в более равномерном распределении искажений на карте и удобстве решения некоторых практических задач.

1. Системы координат. Географическая и пространственная полярная

Географическая система координат обеспечивает возможность идентификации любой точки на поверхности земного шара совокупностью цифробуквенных обозначений. Как правило, координаты назначаются таким образом, что один из указателей обозначает позицию по вертикали, а другой или совокупность других — по горизонтали. Традиционный набор географических координат — широта, долгота и возвышение^[15]. Географическая система координат с использованием трех перечисленных указателей является ортогональной.

Широта точки на поверхности Земли определяется как угол между плоскостью экватора и прямой, проходящей через эту точку в виде нормали к поверхности базового эллипсоида, примерно совпадающего по форме с Землей. Эта прямая обычно проходит в нескольких километрах от центра Земли, за исключением двух случаев: полюсов и экватора (в этих случаях она проходит непосредственно через центр). Линии, соединяющие точки одной широты, именуются параллелями. 0° широты соответствуют плоскости экватора, Северный полюс Земли соответствует 90° северной широты, Южный — соответственно, 90° южной широты. В свою очередь, долгота точки на поверхности Земли определяется как угол в восточном или западном направлении от основного меридиана к другому меридиану, проходящему через эту точку. Меридианы, соединяющие точки одной долготы, представляют собой полуэллипсы, сходящиеся на полюсах. Нулевым считается меридиан, проходящий через королевскую обсерваторию в Гринвиче, близ Лондона. Что касается высоты, то она отсчитывается от условной поверхности геоида, являющегося абстрактным пространственным представлением земного шара.Полярная система координат — двухмерная система координат, в которой каждая точка на плоскости определяется двумя числами — полярным углом и полярным радиусом. Полярная система координат особенно полезна в случаях, когда отношения между точками проще изобразить в виде радиусов и углов; в более распространённой, декартовой или прямоугольной системе координат, Полярная система координат задаётся лучом, который называют нулевым или полярной осью. Точка, из которой выходит этот луч, называется началом координат или полюсом. Любая точка на плоскости определяется двумя полярными координатами: радиальной и угловой. Радиальная координата (обычно обозначается ) соответствует расстоянию от точки до начала координат. Угловая координата, также называется полярным углом или азимутом и обозначается , равна углу, на который нужно повернуть против часовой стрелки полярную ось для того, чтобы попасть в эту точку.Определённая таким образом радиальная координата может принимать значения от нуля до бесконечности, а угловая координата изменяется в пределах от 0° до 360°. Однако, для удобства область значений полярной координаты можно расширить за пределы полного угла, а также разрешить ей принимать отрицательные значения, что отвечает повороту полярной оси по часовой стрелке.

1. Плоские прямоугольные координаты. Система зональных прямоугольных координат

При решении инженерно-геодезических задач в основном применяют плоскую прямоугольную геодезическую и полярную системы координат. Изучаемые точки проектируют с математической поверхности Земли на координатную плоскость ХОУ. Так как сферическая поверхность не может быть спроектирована на плоскость без искажений (без разрывов и складок), то при построении плоской проекции математической поверхности Земли принимается неизбежность данных искажений, но при этом их величины должным образом ограничивают. Для этого применяется равноугольная картографическая проекция Гаусса – Крюгера в которой математическая поверхность Земли проектируется на плоскость по участкам – зонам, на которые вся земная поверхность делится меридианами через 6° или 3°, начиная с начального меридиана. В пределах каждой зоны строится своя прямоугольная система координат. С этой целью все точки данной зоны проецируются на поверхность цилиндра (рис. 12, а), ось которого находится в плоскости экватора Земли, а его поверхность касается поверхности Земли вдоль среднего меридиана зоны, называемого осевым. При этом соблюдается условие сохранения подобия фигур на земле и в проекции при малых размерах этих фигур.

1. Зональная система прямоугольных координат (система Гаусса-Крюгера)

В СССР с 1932 года была введена единая общесоюзная система зональных прямоугольных координат. Авторами этой системы являются немецкие ученые К. Гаусс и Ф. Крюгер.
Проекция была предложена К. Гауссом в 30-х годах прошлого века и получила название поперечно-цилиндрической. Эта проекция является равноугольной или конформной. В этой проекции не искажаются углы, т.е. углы фигур на эллипсоиде и их изображение на плоскости равны.
Подробно об этой проекции будет сказано ниже. В 1912 году геодезист Крюгер в своей работе «Konforme Abbildung der Erdellipsoids in der Erde» применил проекцию К. Гаусса для построения системы прямоугольных координат. С тех пор эту систему стали называть системой координат Гаусса-Крюгера. Сущность этой системы координат заключается в следующем:
1. Земной эллипсоид разбивается на зоны. В странах ННГ и России применяются шести- и трехградусные зоны. Средний меридиан зоны называется осевым. Номера зон идут от Гринвичского меридиана на восток. При шестиградусных зонах таких зон будет 60.
2. Координатными осями в каждой зоне являются осевой меридиан и экватор. Начало координат находится в точке пересечения осевого меридиана и экватора. В северном полушарии абсциссы «х» положительные, в южном – отрицательные. Ординаты у могут иметь как положительные, так и отрицательные значения. Чтобы не иметь отрицательных ординат «у» в странах ННГ и России к началу ординат условно прибавляется 500 км. Тогда все точки в пределах зоны будут иметь положительные ординаты «у». Измененные таким образом ординаты называются преобразованными. Система координат в каждой точке получается одинаковая. Чтобы знать, в какой зоне находится данная точка, перед ее преобразованной координатой пишется номер зоны. На каждой топографической карте наносится координатная сетка. Для удобства в работе расстояния между ближайшими линиями координатной сетки выбирают кратными определенному числу километров на местности. Координатная сетка на топографических картах называется километровой сеткой.

1. Система зональных координат Гаусса-Крюгера( См. вопрос 6)
2. Система плоских полярных координат

Под плоскими прямоугольными координатами понимают линейные величины, характеризующие относительное положение точки на плоскости. Система плоских прямоугольных координат в каждой зоне имеет вполне определенное географическое положение, поэтому она непосредственно связана с системой географических координат и с системами прямоугольных координат всех остальных зон.

Для простоты определения координат на плоскость (карту) наносят сетку квадратов, линии которой параллельны осям координат. Такую сетку принято называть координатной сеткой.

1. Высотные координаты точек земной поверхности???????????
2. Ориентирование линий на местности по истинному и магнитному меридианам

Ориентировать линию на местности - значит определить ее направление относительно некоторого начального направления. Для этого служат азимуты А, дирекционные углы α, румбы r. За начальные принимают направления истинного меридиана Nи, магнитного меридиана Nм и направление Nо, параллельное осевому меридиану или оси Х системы прямоугольных координат (рис.8.1). Азимутом называют горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки до ориентируемого направления. Азимуты изменяются в 0? до 360? и бывают истинными или магнитными. Истинный азимут А отсчитывается от истинного меридиана, а магнитный Ам - от магнитного. Дирекционный угол α - это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии параллельной ему (+Х) по ходу часовой стрелки до направления ориентируемой линии.

Рис.8.1. Ориентирование линии ОМ на местности

Угол δ, отсчитываемый от северного направления истинного меридиана N до магнитного меридиана Nм, называется склонением магнитной стрелки.Склонение северного конца магнитной стрелки к западу называют западным и считают отрицательным -δ, к востоку - восточным и положительным +δ.

Угол γ между северными направлениями истинного N и параллелью осевого Nо меридианов называется зональным сближением меридианов. Если параллель осевого меридиана расположена восточнее истинного меридиана, то сближение называется восточным и имеет знак плюс. Если сближение меридианов западное, то его принимают со знаком минус. Если известны долготы меридианов, проходящих через точки А и В, то сближение меридианов можно найти по приближенной формуле:

γ = Δλ sin φ, (8)

где Δλ- разность долгот меридианов, проходящих через точки А и В.

Из формулы (8) следует, что на экваторе (φ=0 ) сближение меридианов γ= 0, а на полюсе (φ=90 ) γ = Δλ.

Рис.8.2. Зависимость между дирекционными углами и румбами

Румб - горизонтальный острый угол отсчитываемый от ближайшего северного или южного направления меридиана до ориентируемого направления. Румбы имеют названия в соответствии с названием четверти, в которой находится линия, т.е.: северо-восточные СВ, северо-западные СЗ, юго-западные ЮЗ, юго-восточные ЮВ. На рис. 8.2 показаны румбы линий О-СВ, О-ЮВ, О-ЮЗ, О-СЗ и зависимость между дирекционными углами и румбами этих линий.

1. Сближение меридиановПереход от геодезического азимута к дирекционному углу. Сближение меридианов у (гамма) - это угол в данной точке между ее меридианом и линией, параллельной оси абсцисс или осевому меридиану (рис.1). Направлению геодезического меридиана на топографической карте соответствуют боковые стороны ее рамки, а также прямые линии, которые можно провести между одноименными минутными делениями долгот. Счет сближения меридианов ведется от геодезического меридиана. Сближение меридианов считается положительным, если северное направление оси абсцисс отклонено к востоку от геодезического меридиана (рис.1), и отрицательным, если это направление отклонено к западу. Величина сближения меридианов, указанная на топографической карте в левом нижнем углу, относится к центру листа карты.
2. Ориентирование относительно оси ОХ зональной системы прямоугольных координат.
3. Связь дирекционных углов двух линий с горизонтальным уклоном между ними.

Связь дирекционных углов двух линий с горизонтальным уг­лом между ними. Пусть две линии 1—2 и 2—3 образуют между собой угол в_пр (рис. 10, в), лежащий справа по ходу. Если из­вестны дирекционный угол стороны 1—2 и горизонтальный угол Рпр, то можно рассчитать дирекционный угол последующей сто­роны ά_2-3. Согласно обозначениям рис. 10, в. ά_2-3= ά_1-2+X, x=180⁰-β_пр. ά_2-3= ά_1-2+180⁰- β_пр.

1. Прямая геодезическая задачаВ геодезии часто приходится передавать координаты с одной точки на другую. Например, зная исходные координаты точки А(рис.23), горизонтальное расстояние S_AB от неё до точки В и направление линии, соединяющей обе точки (дирекционный угол α_AB или румб r_AB), можно определить координаты точки В. В такой постановке передача координат называется прямой геодезической задачей.

1. Обратная геодезическая задача Обратная геодезическая задача заключается в том, что при известныхкоординатах точек А( X_A, Y_A ) и В( X_B, Y_B )необходимо найти длину S_AB и направление линии АВ: румб r_AB и дирекционный угол α_AB (рис.24).

 

1. Топографические карты и планы. Планом называется чертёж местности, выполненный в условных знаках в крупном масштабе (1: 5000 и крупнее). Обычно планы составляют на небольшой участок местности, размером в несколько квадратных километров, кривизна поверхности Земли при этом не учитывается. Первые в истории карты были планами. Планы используются в самых разных отраслях промышленности и сельского хозяйства. При строительстве зданий, прокладке дорог и коммуникаций без них не обойтись. Крупно- и среднемасштабные общегеографические карты (1:5000—1:1000 000) называются топографическими. Топографическая карта — уменьшенное, точное, подробное и наглядное изображение земной поверхности с помощью условных знаков, выполненное в определённой картографической проекции. Большинство топографических карт создаётся в равноугольной поперечно-цилиндрической проекции Гаусса, при которой изображение земной поверхности на плоскости наносится по зонам, вытянутым от Северного полюса до Южного. Границами зон служат меридианы с долготой, кратной 6° (всего 60 зон - прим. от geoglobus.ru). В пределах каждой зоны поверхность проектируется на плоскость. Топографические карты создаются на большие территории и издаются отдельными листами, ограниченными рамками. Сторонами внутренних рамок служат линии параллелей и меридианов.
2. Система международной разграфки карт

Международная разграфка и номенклатура листов и карты масштаба 1:1000000.
Систему обозначения отдельных листов карт различных масштабов называют н о м е н к л а т у р о й.
В основу номенклатуры карт различных масштабов положена карта масштаба 1 : 1 000 000, размеры каждого ласта которой 4⁰ по меридианам ( по широте ) и 6⁰ по параллелям ( по долготе ). Меридианами, проведенными через 6⁰, земная поверхность делится на 60 колонн, обозначаемых арабскими цифрами. Счет колонн ведут с запада на восток от меридиана с долготой 180⁰. Параллелями, проведенными через 4⁰, земная поверхность делится на пояса или ряды, обозначаемые прописными буквами латинского алфавита. Счет рядов ведут от экватора к северному и южному полюсам. Таким образом, меридианы и параллели служат рамками отдельных листов карты масштаба 1:1000000. Номенклатура листа карты масштаба1:1000000 складывается из указания латинской буквой номера ряда и арабскими цифрами номера колонны, например N. В инженерных целях используют преимущественно крупномасштабные карты, называемые т о п о г р а ф и ч е с к и м и. Топографические карты масштаба 1 : 10 000 и крупнее обладают всеми свойствами планов и их называют т о п о г р а ф и ч е с к и м и п л а н а м и.

1. Понятие о плане, карте и профиле

Поверхность земли изображают на плоскости в виде планов, карт, профилей. При составлении планов сферическую поверхность земли проецируют на горизонтальную плоскость и полученное изображение уменьшают до требуемого размера. Как правило в геодезии применяют метод ортогонального проецирования. Сущность его состоит в том, что точки местности переносят на горизонтальную плоскость по отвесным линиям, паралельным друг другу и пенпендикулярным горизонтальной плоскости. Полученное изображение уменьшают с сохранением подобия фигур. Такое уменьшенное изображение наз планом местности. План – это уменьшенное подобное изображение горизонтальной проекции участка поверхности Земли с находящимися на ней объектами. Изображение Земли на плоскости, уменьшенное и искаженное вследствие кривизны поверхности, называют картой. Различия между картой и планом в том что при составлении карты проецирование производят с искажениями поверхности за счет кривизны Земли а на плане изображение получают практически без искажения. Профилем местности наз уменьшенное изображение вертикального разреза земной поверхности по заданному направлению как правило разрез представляет собой кривую линию на профиле она строится в виде ломанной линии.. 2) Основным угломерным прибором на местности является теодолит - оптико-механический прибор, с помощью которого измеряют горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и магнитные азимуты.

1. Численный масштаб— отношение расстояния между двумя точками на плане, карте, чертеже к расстоянию между этими же точками на местности, в натуре. Так, масштаб 1/1000 означает, что все расстояния на местности уменьшены на плане в 1000 раз; иначе — 1 см на плане соответствует 10 м на местности. На картах и планах для удобства пользования или вместо указания численного масштаба обычно наносят так называемый линейный масштаб, представляющий собой прямую линию, на которой отложена несколько раз определенная длина (основание масштаба), соответствующая определенному расстоянию на местности, напр. 10 м, чему в нашем примере соответствует длина на карте в 1 см.
2. Линейный масштабиспользуют для измерения с небольшой точностью длин отрезков на плане. Он представляет собой прямую линию, разделённую на равные отрезки. Длина одного отрезка называется основанием масштаба. Линейным масштабом пользуются следующим образом: откладывают на линейном масштабе замеренную длину т.о., чтобы правая ножка циркуля (измерителя) была на каком-либо делении правее 0, а левая ножка обязательно заходила за 0; считают число целых делений ОМ (основания масштаба) и число десятых делений между правой и левой ножками измерителя. Наименьшая ЦД линейного масштаба 2мм, 1мм (как половина цены наименьшего деления).
3. Поперечный масштаб.Порепечный масштаб применяют для измерений и построений особой точности. Какправило поперечный масштаб гравируют на металических пластинах, линейках или транспортирах. Для заданного числового масштаба он может быть построен на чертеже. Поперечный масштаб строят следующим образом. На прямой линии, как и при построении линейного масштаба и первый отрезок делят на 10. Деления надписывают так же, как и при построении линейного масштаб. Из каждой точки подписанного деления восстанавливают перепендикуляры, на которых откладывают десять отрезков, равных десятой доле основания. Через точки полученные на перпендикулярах, проводят прямые линии, параллельные основанию. Верхнию линию первым основанием делят так же на 10 частей. Полученные отрезки верхних и нижних делений соединяют, полученные линии называют трансверсалями.точность масштаба. Горизонтальное растояние на местности соответствующее на плане 0,1 мм можно определить какие из местных предметов с известными размерами могут быть изображены в данном масштабе. Следует установить масштаб в котором следует создать план или карту, чтобы были изображены нужные предметы и детали местности. Горизонтальное расстояние на местности соответствующее в данном масштабе 0,1мм на плане, называется предельной точностью: t_пр.=0,01см*М/100 m.
4. Номенклатура карт и планов.Изображения значительных территорий в виде карт состоят из многих листов.Систему взаимного расположения листов карт различных масштабов называют разграфкой. Систему обозначения отдельных листов топографических карт называют номенклатурой. Расположение и обозначение многолистных карт различных масштабов осуществляют в соответствии со специальной сборной таблицей, в основу которой положена государственная карта масштаба 1:1000 000. Деление сборной таблицы на листы осуществляют следующим образом. Вся земная поверхность делится меридианами, проводимыми через 6°, на 60 колонн. Колонны нумеруют арабскими цифрами, при этом счет ведут от меридиана с долготой 180°. Колонны разделяют на ряды параллелями, проводимыми через 4°. Ряды обозначают заглавными буквами латинского алфавита и счет ведут от экватора к Северному и Южному полюсам. Пересекаясь, меридианы и параллели образуют рамки каждого листа карты в рядах и колоннах масштаба 1:1000 000. Номенклатура листа карты складывается из обозначений ряда и колонны, в которых расположен данный лист.
5. Разграфка карт

Разграфка и номенклатура топографических карт и планов. Карты и планы классифицируют в основном по амсштабам и назначению. По масштабам карты подразделяют на мелко-,средне- и крупномсштабные. Мелкомасштабные карты мельче 1/1000000 – это карты обзорного характера и в геодезии практически не применяются; среднемасштабные карты масштабов 1/1000000 1/500000 1/300000; крупномасштабные ( топографические) – масштабов 1/100000 1/50000 1/25000. Принятый в РФ масштабный ряд заканчивается топографическими планами масштабов 1/5000 1/2000 1/500 В строительстве иногода составляют планы в масштабах 1/200 – 1/50. по назначению топ карты и планы делятся на основные и специализированные. К основным отонятся карты п ланы общегос картографирования. Это карты многоцелевого назначения, поэтому на них отображаются все эл. Местности. Специализированные карты и планы создаются для решения конкретных задач отдельной отрасли. На них выборочно показывают огран круг эл. Напр геологии почвенных структур. К спец относятся и изыскательские планы, исползуемые только в период проектирования и строительства данного вида сооружений. Для удобства издания и практического пользования топ карту большой территории делят на листы. Каждый лист ограничен медианами и параллелями, длина дуг которых зависит от масштаба карты. Разделение многолистной карты на листы по опред системе наз разграфкой, система обознач листов многолистной карты наз номенклатурой. В основу номенклатуры положена международная разграфка листов карты масштаба 1/1000000. листы этого масштаба ограничены меридианами и параллелями по широте 4 град и долготе 6 град. Каждый лист занимает только принадлежаещее ему место, будучи озаглавлен заглавной литинской буквой, опред гориз пояс и арабской цифрой опред номер верт колонкиРельеф местности и его изображение на топографических картах

1. Основные формы рельефа. Несмотря на большое разнообразие неровностей земной поверхности, можновыделить основные формы рельефа: гора, котловина, хребет, лощина, седловина.Гора (или холм) – это возвышенность конусообразной формы. Она имеет характерную точку – вершину, боковые скаты (или склоны) и характерную линию – линию подошвы. Линия подошвы – это линия слияния боковых скатов с окружающей местностью . На скатах горы иногда бывают горизонтальные площадки, называемые уступами.Котловина – это углубление конусообразной формы. Котловина имеет характерную точку – дно, боковые скаты (или склоны) и характерную линию – линию бровки. Линия бровки – это линия слияния боковых скатов с окружающей местностью.Хребет – это вытянутая и постепенно понижающаяся в одном направлении возвышенность. Он имеет характерные линии: одну линию водораздела, образуемую боковыми скатами при их слиянии вверху, и две линии подошвы.Лощина – это вытянутое и открытое с одного конца постепенно понижающееся углубление. Лощина имеет характерные линии: одну линию водослива (или линию тальвега), образуемую боковыми скатами при их слиянии внизу, и две линии бровки.Седловина – это небольшое понижение между двумя соседними горами; как правило, седловина является началом двух лощин, понижающихся в противоположных направлениях. Седловина имеет одну характерную точку – точку седловины, располагающуюся в самом низком месте седловины.Существуют разновидности перечисленных основных форм, например, разновидности лощины: долина, овраг, каньон, промоина, балка и т.д. Иногда разновидности основных форм характеризуют особенности рельефа конкретного участка местности, например, в горах бывают пики – остроконечные вершины гор, ущелья, теснины, щеки, плато, перевалы и т.д.Вершина горы, дно котловины, точка седловины являются характерными точками рельефа; линия водораздела хребта , линия водослива лощины, линия подошвы горы или хребта, линия бровки котловины или лощины являются характерными линиями рельефа. Способы изображения рельефа. Способ изображения рельефа должен обеспечивать хорошее пространственное представление о рельефе местности, надежное определение направлений и крутизны скатов и отметок отдельных точек, решение различных инженерных задач. За время существования геодезии было разработано несколько способов изображения рельефа на топографических картах. Перечислим некоторые из них. Перспективный способ. Способ отмывки. Этот способ применяется на мелкомасштабных картах. Поверхность Земли показывается коричневым цветом: чем больше отметки, тем гуще цвет. Глубины моря показывают голубым или зеленым цветом: чем больше глубина, тем гуще цвет. Способ штриховки. Способ отметок. При этом способе на карте подписывают отметки отдельных точек местности. Способ горизонталей. В настоящее время на топографических картах применяют способ горизонталей в сочетании со способом отметок, причем на одном квадратном дециметре карты подписывают, как правило, не менее пяти отметок точек. Способ горизонталей.
2. Характера рельефа местности.

Местность - какой-либо участок земной поверхности со всеми ее неровностями и предметами (объектами), находящимися на ней. Основным элементом местности является рельеф местности. Он оказывает наибольшее влияние и на водные запасы, и на особенности почвенно-растительного покрова, и на дороги, и на расположение, планировку населенных пунктов, и даже на климат.

Рельеф, в зависимости от природных условий местности, может быть самой разнообразной формы. Но если присмотреться внимательно ко всем неровностям земной поверхности, то все же можно заметить так называемые основные (типовые) формы рельефа: гора, хребет, котловина, лощина и седловина (рис. 1). Они встречаются и в чистом виде, и в сочетании друг с другом и, в свою очередь, имеют свои разновидности. Так, например, вместо горы часто можно увидеть ее разновидность — холм или курган, вместо лощины — балку, овраг, долину, ущелье.

Открытая местность — это равнина с небольшим количеством рощ, кустарников, с редкими населенными пунктами. Она позволяет просматривать с высот, имеющихся на ней, не менее 75% всей ее площади. Такая местность обладает благоприятными условиями для наблюдения, широкий обзор (до 4—5 км) во всех направлениях. Закрытая же местность характеризуется большим количеством на ней местных предметов и резко выраженным рельефом. Она, как правило, покрыта лесами, кустарниками, садами (рис. 5). Закрытая местность позволяет просматривать с высот, расположенных на ней, не более 25% всей ее площади.

К типу закрытой местности можно отнести лесные районы Белоруссии, Карелии, Карпат, Дальнего Востока и всю полосу тайги.

Естественно, что нет резкой грани между открытой и закрытой местностью, поэтому в классификации имеется и так называемая промежуточная ступень — полузакрытая местность, допускающая возможность просматривать с высот, расположенных на ней, до 50% всей ее площади.

С точки зрения проходимости местности, то есть наличия на ней препятствий: рек, озер, болот, канав, промоин, оврагов, сооружений и др., она делится на пересеченную и непересеченную.

Пересеченная местность — это такая, на которой более 20% площади занимают препятствия. К ней относятся все горные и высокогорные районы, районы Правобережной Украины с большим количеством оврагов, многие районы Карельской АССР с многочисленными озерами (рис. 6), районы Эстонской ССР и Калининградской области с преобладанием холмов.

Пересеченная местность может быть и открытой и закрытой, то есть иметь разные условия для ее обзора.

Местность с незначительными или изредка встречающимися препятствиями, большинство из которых преодолеваются как колесными, так и гусеничными машинами, относится кмалопересеченной местности. Для отличия ее от пересеченной иногда указывают, что на ней не более 10% всей площади может быть занято проходимыми препятствиями. Если же препятствий вообще нет или они составляют менее 10%, то такую местность считают непересеченной.

Общий характер местности, как было указано выше определяется рельефом. Исходя из характера рельефа местность подразделяют на равнинную, холмистую и горную.

Участки местности, поверхность которых в пределах видимости горизонта (до 4—5 км) ровная или слегка холмистая, с очень пологими скатами (до 2—3°) и незначительными колебаниями высот (20—30 м) относятся к равнинной местности (рис. 7).

Холмистая местность Она также может быть как открытой, так и закрытой, как пересеченной, так и непересеченной. Горная местность характеризуется чередованиями горных хребтов над долинами, седловинами и ущельями. В ней преобладают крутые скаты, нередко переходящие в обрывы, и скалы. В зависимости от высот горы делят на низкие (от 500 до 1000 м), средневысотные (от 1000 до 2000 м) и высокие (более 2000 м).

1. Градусная и километровая сетки карты

Градусная сетка - Это сетка на глобусе или карте, образованная параллелями и меридианами, проведенные через определенное число градусов.Существуют различия градусной сетки на глобусе и карте. На глобусе меридианы - одинаковые полукруга, а параллели - разные по величине круга.На различных картах параллели и меридианы изображаются по-разному. Так, на карте полушарий меридианы изображены в виде полукругов, а один в середине полушарии - в виде прямой линии. Параллели на карте полушарий - дуги и только одна - экватор - прямая линия. А на карте Украина все меридианы изображены в виде прямых линий, параллели - тоже чуть заметно изогнутые прямые.

Почему так отличаются изображения параллелей и меридианов? Потому что при переходе от шаровидной формы глобуса к плоскости карты не допустить нарушения линий градусной сетки.Градусная сетка позволяет направлять на карте. Если на планах местности направление на север ориентирован точно на верхнюю рамку, то на картах его указывают меридианы. А параллели соответственно укажут направление запад-восток. На карте стороны горизонта учитывают, когда определяют положение материков, государств, населенных пунктов относительно больших объектов. КИЛОМЕТРОВАЯ СЕТКА" координатная сетка, линии которой проведены на карте через интервалы, соответствующие определенному числу километров

1. Задачи, решаемые по топографическим картам и планам

Топографические планы и карты содержат различную информацию об объектах местности и ее рельефе; эта информация позволяет решать многие геодезические задачи; перечислим некоторые из них:

определение прямоугольных координат X и Y точки,

определение географических координат φ и λ точки,

определение отметки H точки,

нанесение точки на план или карту по ее прямоугольным (X и Y) или географическим (φ и λ) координатам,

определение длины горизонтальной проекции линии c помощью линейного и поперечного масштабов,

определение дирекционного угла или географического азимута линии,

измерение горизонтального угла между двумя линиями,

определение направления и крутизны ската,

построение профиля местности по заданной линии,

построение на плане или карте границ зон невидимости с данной точки местности,

определение объемов земляных работ при строительстве различных инженерных сооружений.

1. Определение координат точек на карте (зональных прямоугольных координат)

При решении инженерно-геодезических задач в основном применяют плоскую прямоугольную геодезическую и полярную системы координат.

Для определения положения точек в плоской прямоугольной геодезической системе координат используют горизонтальную координатную плоскость ХОУ (рис. 10), образованную двумя взаимно перпендикулярными прямыми. Одну из них принимают за ось абсцисс X, другую – за ось ординат Y, точку пересечения осей О – за начало координат.

 

Рис. 10. Плоская прямоугольная система координат

Изучаемые точки проектируют с математической поверхности Земли на координатную плоскость ХОУ. Так как сферическая поверхность не может быть спроектирована на плоскость без искажений (без разрывов и складок), то при построении плоской проекции математической поверхности Земли принимается неизбежность данных искажений, но при этом их величины должным образом ограничивают. Для этого применяется равноугольная картографическая проекция Гаусса – Крюгера (проекция названа по имени немецких ученых, предложивших данную проекцию и разработавших формулы для её применения в геодезии), в которой математическая поверхность Земли проектируется на плоскость по участкам – зонам, на которые вся земная поверхность делится меридианами через 6° или 3°, начиная с начального меридиана (рис. 11).

 

Рис. 11. Деление математической поверхности Земли на шестиградусные зоны

В пределах каждой зоны строится своя прямоугольная система координат. С этой целью все точки данной зоны проецируются на поверхность цилиндра (рис. 12, а), ось которого находится в плоскости экватора Земли, а его поверхность касается поверхности Земли вдоль среднего меридиана зоны, называемого осевым. При этом соблюдается условие сохранения подобия фигур на земле и в проекции при малых размерах этих фигур.

 

Рис. 12. Равноугольная картографическая проекция Гаусса – Крюгера (а) и зональная система координат (б):

1 – зона, 2 – координатная сетка, 3 – осевой меридиан, 4 – проекция экватора на поверхность цилиндра, 5 – экватор, 6 – ось абсцисс – проекция осевого меридиана, 7 – ось ординат – проекция экватора

После проектирования точек зоны на цилиндр, он развертывается на плоскость, на которой изображение проекции осевого меридиана и соответствующего участка экватора будет представлена в виде двух взаимно перпендикулярных прямых (рис. 12, б). Точка пересечения их принимается за начало зональной плоской прямоугольной системы координат, изображение северного направления осевого меридиана – за положительную ось абсцисс, а изображение восточного направления экватора – за положительное направление оси ординат.

Для всех точек на территории нашей страны абсциссы имеют положительное значение. Чтобы ординаты точек также были только положительными, в каждой зоне ординату начала координат принимают равной 500 км (рис. 12, б). Таким образом, точки, расположенные к западу от осевого меридиана, имеют ординаты меньше 500 км, а к востоку – больше 500 км. Эти ординаты называют преобразованными.

На границах зон в пределах широт от 30° до 70° относительные ошибки, происходящие от искажения длин линий в этой проекции, колеблются от 1 : 1000 до 1 : 6000. Когда такие ошибки недопустимы, прибегают к трехградусным зонам.

На картах, составленных в равноугольной картографической проекции Гаусса – Крюгера, искажения длин в различных точках проекции различны, но по разным направлениям, выходящим из одной и той же точки, эти искажения будут одинаковы. Круг весьма малого радиуса, взятый на уровенной поверхности, изобразится в этой проекции тоже кругом. Поэтому говорят, что рассматриваемая проекция конформна, т. е. сохраняет подобие фигур на сфере и в проекции при весьма малых размерах этих фигур. Таким образом, изображения контуров земной поверхности в этой проекции весьма близки к тем, которые получаются.

Четверти прямоугольной системы координат нумеруются. Их счет идет по ходу стрелки от положительного направления оси абсцисс (рис.13).

 

Рис. 13. Четверти прямоугольной системы координат

Если за начало плоской прямоугольной системы координат принять произвольную точку, то она будет называться относительной или условной.

1. Определение географических координат

Географические координаты точки, расположенной на карте, определяют от ближайших к ней параллели и меридиана, широта и долгота которых известна.

Рамка топографической карты разбита на минуты, которые разделены точками на деления по 10 секунд в каждом. На боковых сторонах рамки обозначены широты, а на северной и южной - долготы.

 

 

Рис. 3. Определение географических координат точки по карте (точка А)

и нанесение на карту точки по географическим координатам (точка Б)

Пользуясь минутной рамкой карты можно:

1. Определить географические координаты любой точки на карте.

Например, координаты точки А (рис.3). Для этого необходимо с помощью циркуля-измерителя измерить кратчайшее расстояние от точки А до южной рамки карты, затем приложить измеритель к западной рамке и определить количество минут и секунд в измеренном отрезке, сложить полученное (измеренное) значение минут и секунд (0'27") с широтой юго-западного угла рамки - 54°30'.

Широта точки на карте будет равна: 54°30'+0'27" = 54°30'27".

Долгота определяется аналогично.

Измеряют с помощью циркуля-измерителя кратчайшее расстояние от точки А до западной рамки карты, прикладывают циркуль-измеритель к южной рамке, определяют количество минут и секунд в измеренном отрезке (2'35") складывают полученное (измеренное) значение с долготой юго-западного угла рамки- 45°00'.

Долгота точки на карте будет равна: 45°00'+2'35" = 45°02'35"

2. Нанести любую точку на карту по заданным географическим координатам.

Например, точку Б широта: 54°31 '08", долгота 45°01 '41".

Для нанесения на карту точки по долготе необходимо провести истинный меридиан через данную точку, для чего соединить одинаковое количество минут по северной и южной рамке; для нанесения на карту точки по широте необходимо провести параллель через данную точку, для чего соединить одинаковое количество минут по западной и восточной рамке. Пересечение двух прямых определит местоположение точки Б.

1. Определение истинного и магнитного азимутов и дирекционного направления угла по карте

Работа с топографическими картами включает в себя знание вычислений дирекционного угла, определения истинного и магнитного азимутов, сближения меридианов и магнитных склонений.

В топографии различают 3 вида направлений на объекты: это дирекционный угол, истинный и магнитный азимуты

Дирекционный угол - это угол α откладываемый по часовой стрелке от 0° до 360° между северным направлением координатной сетки карты и направлением на объектом. Откладывание дирекционного угла по вертикальной координатной сетки позволяет оперативно вести вычисления при работе с топографической картой.

Истинный азимут, или географический азимут - это угол A, измеряемый по часовой стрелке между географическим меридианом и направлением на объект. Разница между дирекционным углом и истинным азимутом состоит в сближении меридианов.

Сближение меридианов - это угол γ между истиyным меридианом и вертикальной линией картографической сетки.

Магнитный азимут - угол AM, откладываемый по часовой стрелке между магнbтным меридианом (направлением на Север стрелки компаса) и направлением на объект.

1. Построение профиля местности по заданному направлению

На карте наносится профильная линия (линия СD на рис. 29), по которой требуется составить профиль местности. При составлении профиля выписывают расстояния между характерными точками и их отметки (рис. 30). Характерные точки находятся в местах пересечения профильной линии горизонталями (точки 1, 2, 4, 5 ... на рис. 29), водораздельными и водосливными линиями (точки 3, 13 —там, где уклон меняет знак).

Рис. 30

Расстояния между точками определяют с округлением до точности масштаба (если М , то 0,1 мм — 1,0 м), отметки — до 0,1h_c.

1. Плановые геодезические опорные сети

Государственная плановая геодезическая сетьпредусматривает определение с наивысшей точностью взаимного положения геодезических пунктов в плановом отношении на выбранной поверхности относимости (референц-эллипсоиде или плоскости); высоты пунктов этой сети определяются с гораздо более низкой точностью, особенно в горных районах.

1. Методы построения государственных геодезических сетей

Методы построения государственных геодезических сетей Конечной целью построения ГС является определениекоординат геодезических пунктов. Существуют следующие методы построения ГС:

1) Триангуляция - метод построения на местности ГС в виде треугольников, у которых измерены все углы и базисные выходные стороны (рис.14.1). Длины остальных сторон вычисляют по тригонометрическим формулам (например, a=c^. sinA/sinC, b=c ^. sinA/sinB), затем находят дирекционные углы (азимуты) сторон и определяют координаты.

2) Трилатерация - метод построения ГС в виде треугольников, у которых измерены длины сторон (расстояния между геодезическими пунктами), а углы между сторонами вычисляют. Например, на рис.14 имеем cosA=(b²+c²-a²) / 2bc.

 

Рис.14.1. Схема геодезической сети в виде триангуляции

(- пункты Лапласа, на которых определяют истинные азимуты)

3) Полигонометрия - метод построения ГС на местности в виде ломаных линий, называемых ходами (рис.14.2), вершины которых закреплены геодезическими пунктами. Измеряются длины сторон хода и горизонтальные углы между ними.

 

Рис.14.2.Схема полигонометрического хода

Полигонометрические ходы опираются на пункты триагуляции, относительно которых вычисляются плановые координаты пунктов хода, а их высотные координаты определяются нивелированием. Теодолитный ход (рис.10.2) является частным случаем полигонометрии, однако является менее точным.

4). Линейно-угловые построения, в которых сочетаются линейные и угловые измерения (наиболее

надежные). Форма сети может быть различная, например четырехугольник, у которого измеряют все горизонтальные углы и две смежные стороны, а две другие стороны вычисляют.

5) Методы с использованием спутниковых технологий, в которых координаты пунктов определяются с помощью спутниковых систем - российской Глонасс и американской GPS. Эти методы имеет революционное научно-техническое значение по

достигнутым результатам в точности, оперативности получения результатов, всепогодности и относительно невысокой стоимости работ по сравнению с традиционными методами восстановления и поддержания государственной геодезической основы на должном уровне.

Применение спутниковой аппаратуры по сравнению с другими средствами измерений позволяет: исключить необходимость в установлении прямой видимости между смежными пунктами, а следовательно, исключить постройку дорогостоящих наружных знаков для обеспечения такой видимости; выполнять измерения при любых погодных условиях и в любое время суток;

значительно повысить точность определения координат пунктов, вследствие того, что погрешности в плановом положении пунктов не накапливаются по мере удаления от исходных; исключить необходимость в построении многоразрядных геодезических сетей для передачи координат в нужный район; при этом нет надобности устанавливать пункты на возвышенных местах; положение пункта в натуре выбирают в том месте, где он необходим из практических соображений.

1. Государственная нивелирная сеть

Государственная нивелирная сеть (ГНС) – единая система высот на территории всей страны, она является высотной основой всех топографических съемок и инженерно-геодезических работ, выполняемых для удовлетворения потребностей экономики, науки и обороны страны.

На всей территории России вычисление высот производится в нормальной системе высот от нуля Кронштадтского футштока. Эта система называется Балтийской. За нуль Кронштадтского футштока принята горизонтальная черта на медной пластине футштока.

Государственная нивелирная сеть России разделяется по классу точности на нивелирные сети I, II, III и IV классов. I и II классы относят к высокоточному нивелированию, III и IV классы – к точному.

Государственные нивелирные сети I и II классов – главная высотная основа России. Эти сети создаются по специально разработанным программам и схемам, предусматривающим выполнение нивелирных работ I и II классов, сроки и очередность которых устанавливает Федеральная служба геодезии и картографии России. Исходя из конкретных задач, по утвержденным техническим проектам, проводится нивелирование дополнительных линий. Нивелирные сети I и II класса используются для решения следующих научных задач: изучения фигуры Земли и ее внешнего гравитационного поля; определения разностей высот и наклонов среднеуровенной поверхности морей и океанов, омывающих территорию России. Результаты повторного нивелирования I и II классов применяют: для поддержания высотной сети на современном уровне; изучения современных вертикальных движений земной поверхности; прогнозирования влияния производства на окружающую среду, особенно при добыче нефти, газа и других полезных ископаемых; сейсмического районирования территории России, выявления предвестников землетрясений. В горных районах результаты повторного нивелирования используют для изучения строения земной коры, получения данных о скоростях и направленности движений отдельных блоков, выявления действующих разломов и разрывов в земной коре.

Линии нивелирования I и II классов прокладывают преимущественно вдоль шоссейных или железных дорог, а при их отсутствии, особенно в северных труднодоступных и северо-восточных районах страны, – по берегам рек, тропам и зимникам. Во всех случаях линии нивелирования I и II классов прокладывают по трассам с наиболее благоприятными для данного района грунтовыми условиями и с наименее сложным рельефом.

Нивелирование I класса выполняют с наивысшей точностью, которую можно по-лучить, применяя современные приборы и методы наблюдений, позволяющие наиболее пол-но исключать систематические ошибки нивелирования. Полученные из обработки значения случайных и систематических средних квадратических ошибок нивелирования I класса и до-пустимые невязки в полигонах I класса не должны превышать значений приведенных в таб-лице 1. Периметры полигонов приведены в таблице 2.

1. Закрепление и обозначение на местности пунктов геодезической сети

Пункты съемочного обоснования лесных съемок закрепляют лесоустроительными столбами установленной формы и некото­рыми другими знаками. Их подразделяют на постоянные, используемые длительное время при проведении разных лесо­хозяйственных мероприятий, и временные, необходимые только при съемках. Вершины триангуляционных построений и геодезических хо­дов, не совпадающие с пунктами установки лесоустроительных знаков, закрепляют столбами, свайками, кольями, металличе­скими трубами или совмещают с такими местными предметами, которые длительное время сохраняют свое положение, - пнями, валунами. На знаках фиксируют точки, к которым относят измерения: заостренную вершину квартального столба, крест (краской) на валуне, шляпку гвоздя, вбитого в верхний срез кола или столба. Знаки окапывают круглой канавкой диа­метром 0,6-0,8 м. На время измерений на пунктах ставят пере­носные вехи, а при необходимости - наружные знаки в виде пирамид и высоких вех. На снимаемом участке все знаки ста­вят заблаговременно, до начала измерений. Их нумеруют так, чтобы в пределах участка номера не повторялись. Квартальные столбы и другие лесоустроительные знаки нумеруют в соответ­ствии с установленными положениями.

Каждый пункт геодезической сети любого класса закрепляют на местности центром .
Капитальность этих сооружений зависит от физико — географической характеристики района и класса сети. Геодезические центры для закрепления вершин триангуляции состоят из трех частей:
I – бетонная пилона с заделанной в верхнюю грань маркой и имеющего размеры: нижнего основания 35х35 см, верхнего основания 20х20 см и высоту 130 см;II – бетонного якоря – плиты размером 60х60х20 см;III – нижнего центра – бетонного монолита размером 25х25х20 см с заделанной в него маркой. Чтобы все центры можно было увязать в единую систему, необходимо обеспечить их взаимную видимость. Для этого над центром сооружаются геодезические знаки, называемые сигналами, которые бывают деревянными или металлическими.Их возможные конструкции:
- если видимость на соседние пункты открывается с земли, то тур или пирамида;
- если для обеспечения видимости необходим подъём геодезического прибора над землёй до 10 м, то простой сигнал;

- если для обеспечения видимости необходим подъём геодезического прибора над землёй от 10 до 40 м — сложный сигнал.

1. Пункты высотной геодезической сети

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ВЫСОТНАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ
Высотная геодезическая сеть также подразделяется на сеть государственную, сеть сгущения и съёмочную сеть. Государственная геодезическая высотная основа, как и плановая, строится в соответствии с принципом перехода от общего к частному и подразделяется на четыре класса. Все четыре класса создаются методом геометрического нивелирования.
Нивелирные ходы I класса связывают уровни всех морей и океанов, омывающих нашу страну, и выполняются с наивысшей точностью. Нивелирная сеть 1 – го класса имеет наивысшую точность. Ходы нивелирования 1-го класса прокладывают по специально разработанным, с учётом геофизической ситуации, маршрутам между основными морями. Средняя квадратическая погрешность нивелирования составляет 0.5 мм на 1 км хода при систематической ошибке не более 0.05 мм. Характерной особенностью нивелирования первого класса является то, что его периодически повторяют по тем же маршрутам, в результате чего получают данные для анализа вертикальных движений земной коры.
Нивелирная сеть 2 – го класса строится с опорой на нивелирную сеть 1-го класса в виде полигонов периметром 500-600 км. Высотная невязка в полигонах не должна превышать ,мм, где (где - длина двойного нивелирного хода или периметр полигона, км). С помощью ходов нивелирования 1-2 классов на всей территории страны вводится единая Балтийская система высот.
Нивелирование сети 3 – го и 4 – го классов служат для сгущения сетей 1 и 2 классов. Ходы нивелирования 3 и 4 классов должны опираться с обоих концов на закреплённые точки ходов более высоких классов или образовывать сомкнутые полигоны. Высотная невязка ходов не должна превышать и ,мм для 3 и 4 классов соответственно. В нивелирную сеть 3 и 4 классов обязательно включают все пункты плановой государственной геодезической основы.
Нивелирные ходы всех классов закрепляются на местности. На нивелирных ходах I и II классов через 50 — 60 км устанавливают фундаментальные реперы, на всех нивелирных ходах через 5 — 7 км устанавливают рядовые реперы (упрощенной, по сравнению с фундаментальным репером, конструкции). Закрепление осуществляют также закладкой марок в стены капитальных зданий.
Закрепление главной высотной геодезической основы на местности выполняется независимо от класса нивелирования постоянными знаками через 5-7 км, а в труднодоступных районах – через 10-15 км. Кроме того, для закрепления точек нивелирных ходов используются долговременные каменные или железобетонные сооружения, в цокольной части которых на цементном растворе устанавливают стенные реперы и марки. Такие же реперы могут устанавливаться в отвесных скалах. Нивелирные ходы 1 и 2 классов закрепляются дополнительно через 50-60 км фундаментальными (капитальными) реперами, обеспечивающими стабильность закреплённой точки в течение продолжительного времени.
В тех случаях, когда для съемок в масштабе 1:500 ÷ 1:5000 плотность пунктов государственной сети недостаточна, создается нивелирная сеть сгущения. Ее создают проложением отдельных ходов, как нивелирование II, III и IУ классов, но с некоторыми изменениями характеристик ходов (по точности, по длине ходов и т.д.).

1. Общие сведения о съемках местности

Топосъемка - это комплекс работ, выполняемых с целью получения топографического плана, карты или цифровой модели местности (ЦММ). Планы и карты создаются в основном методами аэрофотосъемки, но на небольших участках их получают наземными съемками, которые различают по видам используемых основных приборов:

1) теодолитная - теодолит и лента;

2) мензульная - мензула и кипрегель;

3) тахеометрическая - тахеометр;

4) нивелирование по квадратам - нивелир;

5) фототопографическая съемка - фототеодолит.

Для различных видов строительства и в зависимости от стадии проектирования (техническое проектирование и рабочие чертежи) выбирают масштаб съемки. От масштаба зависит точность планов и карт. Так, максимальная точность масштаба 1:1000 характеризуется величиной t=0.1^.1000 = 0.10 м. В соответствии с действующими нормативными документами (СНБ 1.02.01-96. Инженерные изыскания для строительства) средняя погрешность в изображении на планах предметов с четкими очертаниями не должна превышать 0.5 мм относительно ближайших точек съемочного обоснования, погрешность в изображении рельефа - 1/3 высоты сечения рельефа горизонталями.
Топосъемка производится относительно пунктов съемочного обоснования, созданного теодолитно-нивелирными ходами, и состоит из полевых и камеральных работ.
Полевые работы включают:
- рекогносцировку - предварительный осмотр местности;
- закрепление точек съемочного обоснования и привязка их к местным предметам линейными промерами;
- измерение горизонтальных углов и длин сторон;
- съемку элементов ситуации и рельефа местности.
К камеральным работам относят:
- вычисление координат и высот пунктов теодолитно-нивелирных ходов;
- нанесение на план этих пунктов;
- построение на плане элементов ситуации и характерных высотных точек с полевых журналов и абрисов;
- проведение горизонталей и вычерчивание плана в соответствии с условными топографическими знаками.

1. Теодолитная съемка

Теодолитная съёмка, горизонтальная геодезическая съёмка местности, выполняемая для получения контурного плана местности (без высотной характеристики рельефа) с помощью теодолита. В отличие оттахеометрической съёмки и фототеодолитной съёмки, при Т. с. высотных характеристик рельефа местности не определяют. Обычно применяется в равнинной местности, в населённых пунктах, на ж.-д. узлах, застроенных участках и прочее. Включает этапы: подготовительные работы (рекогносцировка участка, обозначение и закрепление вершин теодолитного хода), угловые и линейные измерения в теодолитном ходе, съёмка подробностей (ситуации), привязка теодолитного хода к пунктам опорной геодезической сети. В отличие от мензульной съёмки план по материалам Т. с. составляют в камеральных условиях. Теодолитный ход — система ломаных линий, в которой углы измеряются теодолитом. Стороны теодолитного хода прокладываются обычно по ровным, твёрдым и удобным для измерений местам. Длина их 50—400 м, угол наклона до 5°. Вершины углов теодолитного хода закрепляют временными и постоянными знаками. Съёмка подробностей проводится с опорных точек и линий теодолитного хода, который прокладывается между опорными пунктами триангуляции, полигонометрии или образуется в виде замкнутых полигонов (многоугольников). Качество пройденного теодолитного хода определяется путём сопоставления фактических ошибок (неувязок) с допустимыми. Погрешность измерения углов в теодолитном ходе обычно не превышает 1'; а сторон — 1:2000 доли их длины.

1. Тахеометрическая съемка

Тахеометрическая съёмка, способ определения положения точки местности как в плане, так и по высоте одним визированием трубой тахеометра на рейку с нанесённой на неё шкалой. Раздел геодезии, рассматривающий способы и организацию измерений при проложении тахеометрических ходов и Т. с. как одного из видов топографической съёмки местности называется тахеометрией (см. Топография). При Т. с., визируя зрительной трубой тахеометра на рейку, находящуюся в определяемой точке (пикете), получают автоматически три её координаты — направление, расстояние х (полярные координаты) и превышение h относительно точки стояния прибора или данные для их вычисления по формулам

,

,

где К — коэффициент нитяного дальномера, l — отсчёт (расстояние между дальномерными нитями) по вертикальной дальномерной рейке, v — угол наклона визирного луча, С — постоянное слагаемое дальномера, i — высота тахеометра, f — поправка на рефракцию и кривизну Земли, u — высота точки визирования на рейке над земной поверхностью. Вычисление s и hупрощается применением тахеометрических таблиц. Планово-высотной основой Т. с. служат пункты опорной геодезической сети, теодолитно-высотных и теодолитно-нивелирных ходов, а также прокладываемых между ними тахеометрических ходов. При Т. с. подробностей местности с точек стояния ("станций"), предварительно определённых в плане и по высоте, числовые результаты измерения направлений (дирекционные углы, измеряемые по ориентированному лимбу тахеометра) на пикеты, расстояния до них s и их превышения h относительно станций записываются в пикетный журнал. Кроме того, на каждой станции ведутся примерно в масштабе съёмки условными знаками (с пояснительными надписями) схематические зарисовки с показом на них пикетов, контуров угодий, местных предметов и направлений ориентирования лимба прибора. При выборе пикетов главное внимание обращают на съёмку рельефа местности, причём на каждой станции выбирают их столько и располагают так, чтобы их высотные отметки позволили правильно изобразить рельеф и ситуацию снимаемой местности, а также вычислить отметку любой её точки, на которой рейка не ставилась. По данным, определённым на станциях, составляется в крупном масштабе 1: 5000 — 1: 500 топографический план снимаемой местности с изображением рельефа горизонталями.

Т. с. применяется при изысканиях для строительства дорог, трубопроводов, каналов и т. п. или мелиоративных, промышленных, гражданских и других сооружений.

40. Мензульная съемка

Мензульная съёмка — совокупность действий при составлении подробного плана местности, с помощью мензулы и её принадлежностей.

Мензульная съёмка производится для получения топографических планов небольших участков местности в масштабах 1:5000 - 1:500, когда отсутствуют материалы аэрофотосъёмки либо применение их является экономически нецелесообразным. В горном деле мензульная съёмка применяется на открытых горных разработках, при детальных геологоразведочных работах для съёмки обнажений горных пород, для съёмки промплощадок горных предприятий и т. д.

Эти действия подразделяются на два рода: определение отдельных опорных точек, или составление так называемой геометрической сети, и съёмка подробностей. Отдельные точки, преимущественно вершины гор и холмов, пересечения дорог и т. п. означаются на местности вехами; выбрав из этих точек две, расстояние между которыми может быть измерено непосредственноцепью (базис) и с которых открывается обширный кругозор, съёмщик устанавливает мензулу на одну из них и, визируя на все видимые другие точки, прочерчивает соответствующие направления; те же действия исполняются и на другой точке. Пересечения линий, прочерченных на те же окружающие точки, изобразят на мензульном планшете соответствующие точки местности в том масштабе, в каком нанесён был базис (см. также биангулярные координаты).

Переходя последовательно на другие точки, съёмщик получит изображение и всех прочих точек местности, составляющих геометрическую сеть. При съёмке подробностей употребляются один из следующих четырёх способов:

• 1) засечки, т. е. дальнейшее развитие геометрической сети
• 2) промеры с вехи на веху и с точки на веху цепью, замечая все точки пересечения промеряемой линии с контурами местности
• 3) инструментальный обход в местах закрытых, например в лесах и в ущельях гор
• 4) из одной точки стояния

Последний способ наиболее употребителен и удобен тем, что производство съёмки не сопряжено с порчей огородов и полей: съёмщик рассылает по контурам реечников и все окружающие точки получает на бумаге дальномерным способом (см. Кипрегель). Попутно со съёмкой подробностей зарисовывается и рельеф местности.

Нивелирование (вертикальная или высотная съемка)

Существуют следующие способы нивелирования: · Геометрическое (нивелиром и рейками); · Тригонометрическое (угломерными приборами);

Буссольная съемка

Экерная съемка

Более точной из простейших съемок местности является экерная, т. е. съемка по перпендикулярам. В отличие от полярного способа здесь каждый элемент… Основной прибор такой съемки - экер - прибор для построения прямых углов; его… Вместо экера можно воспользоваться обычным треугольником. Приложите треугольник прямым углом к глазу и по одному…

Теодолитные ходы

Теодолитные ходы прокладывают на земной поверхности для развития съемочного обоснования в населенных пунктах и на местности, покрытой высокой…

Подготовительные работы теодолитной съемки

В период камеральной подготовки выясняют необходимость съем­ки и выбирают ее масштаб, исходя из требуемой точности изображе­ния ситуации местности.… Согласно намеченной схеме теодолитных ходов составляется предва­рительный…

Рекогносцировка местности и закрепление точек теодолитных ходов

Вершины теодолитных ходов закрепляются на местности в основном временными знаками — деревянными кольями, забиваемыми вровень с поверхностью земли;…

Привязка теодолитных ходов к пунктам геодезической опорной сети.

Привязка теодолитных ходов к пунктам опорной геодезической сети. Теодолитные ходы обычно прокладывают между исходными (опорными) пунктами… Плановая привязка теодолитного хода заключается в измерении горизонтальных углов и длин сторон от исходных пунктов к…

Прямая геодезическая засечка.

Засечка геодезическая, способ определения положения точки (опорного пункта в геодезии, орудия или цели в артиллерии) путём измерения длин отрезков,… Прямая геодезическая угловая засечка применяется для определения координат…

Обратная геодезическая засечка.

Рис. 1.49. Способ обратной угловой засечки Для контроля на точке К измеряют углы и по ним вычисляют координаты точки К и… 50.Сущность геометрического нивелирования «Вперед»

Съемка рельефа местности способом сплошного нивелирования.

Нивелирование выполняют с помощью особых геодезических устройств — нивелиров, обеспечивающих горизонтальное положение полосы визирования в процессе… Нивелирование поверхности осуществляют в целях детального изучения рельефа на… 1. магистральный применяют при сильно выраженном рельефе местности и при характерных точках рельефа на водоразделах и…

Построение горизонталей по отметкам точек.

Принцип графической интерполяции результатов нивелирования.

Решение задачи по плану в горизонталях. Определение отметки точки.

Построение профиля по заданному направлению.

Определение уклона линии.

Построение линии заданного уклона.

Построение масштаба заложений.

Принципиальная схема устройства теодолита.

Лимб, алидада, шкаловый микроскоп.

Порядок центрирования теодолита.

Порядок горизонтирования теодолита.

Измерение горизонтальных углов теодолитом.

Способ обхода и магистральный ход.

Способ перпендикуляров.

Способ засечек.

Полярный способ.

Измерение длин линий механическими мерными приборами.

Перенос рабочего проекта на местность или в натуру.

Перенесение в натуру проектного горизонтальногоугла.

Перенесение точек с проекта в натуру. Полярный способ.

Перенесение точек с проекта в натуру. Способ угловой засечки.

Перенесение точек с проекта в натуру. Способ линейной засечки.

Перенесение точек с проекта в натуру. Способ прямоугольных координат.

Перенесение точек с проекта в натуру. Перенесение в натуру точек с проектными отметками.

Применение GPS

Камеральные работы при теодолитной съемке.

· Вычисление координат точек съемочного обоснования; · Построение координатной основы в заданном масштабе с помощью линейки… · Нанесение точек плановой основы (теодолитных ходов) по координатам;

Использование программы ГеоКад.